热采井水泥环失效机制数值模拟研究

Failure Mechanism of Cement Sheath in Thermal Recovery Well by Numerical Simulation

热采井水泥环经常由于热蒸汽的注入及开采的周期性变化而发生破坏。采用有限元软件Abaqus研究注蒸汽条件下热采井水泥环发生破坏的方式,套管升温周期、套管热膨胀系数、水泥环热膨胀系数、地层热膨胀系数、水泥环弹性模量、地层弹性模量对水泥环发生应力破坏的影响。结果表明:①热采井水泥环发生拉伸破坏的可能性要远大于剪切破坏;②延长套管的升温周期有助于减小水泥环发生破坏的可能性;③套管热膨胀系数、水泥环热膨胀系数、水泥环弹性模量、地层弹性模量对水泥环应力影响较大,地层热膨胀系数对水泥环应力影响较小;④减小套管热膨胀系数、选择合适的水泥环热膨胀系数及弹性模量,有利于减小水泥环破坏的可能性。相对于硬地层,在软地层热采井水泥环更容易发生破坏。